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Temperaturwediselmelder
Die Erfindung bezieht sich auf Temperaturwechselmelder,
die aus einem von einem rohrförmigen äußeren elektrischen Leiter umhüllten und normalerweise
keine elektrische Verbindung mit diesem aufweisenden inneren elektrischen Leiter,
ferner über die ganze Länge des Melders verteilten Gliedern aus einem feuerfesten
Material und einer mit dem inneren und dem äußeren Leiter in Berührung stehenden,
über einen wählbaren Temperaturbereich nichtleitenden, dagegen bei Temperaturen
oberhalb dieses Bereiches meßbare Ströme zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter
überleitenden Glasfüllung bestehen.
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Erfindungsgemäß umhüllt dit Glasfüllung bei Temperaturwechselmeldern
dieser Gattung die Glieder aus feuerfestem Material vollständig und steht sowohl
mit dem inneren als auch mit dem äußeren.Leiter praktisch über ihre garze Länge
in inniger Berührung.
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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung
von aus einem inneren metallischen elektrischen Leiter, einem diesen inneren Leiter
umhüllenden äußeren metallischen Leiter und einer auf Temperaturänderungen ansprechenden
Glasfüllung zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter bestehenden Temperaturwechsel-
meldern,
wobei in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen der innere Leiter in den äußeren Leiter
eingesetzt und Glas zwischen beide Leiter lose eingebracht, die ganze Anordnung
zum Weichmachen des Glases erwärmt und anschließend auf das weichgemachte Glas ein
Druck ausgeübt wird. Nach der Erfindung wird bei diesem Verfahren der Druck parallel
zur Längsachse des Melders ausgeübt, um das Glas den ganzen Freiraum innerhalb des
äußeren Leiters ausfüllen zu lassen und es in innige Berührung mit beiden Leitern
zu bringen.
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Weitere Merkmale des neuen Verfahrens sind, daß der Temperaturwechselmelder
durch Aufreihen kurzer Glasrohrstücke abwechselnd mit Perlen aus feuerfestem Material
auf den inneren Leiter und anschließendes Einführen des inneren Leiters mit den
aufgereihten Gliedern in den äußeren Leiter zusammengesetzt wird sowie daß der innere
Leiter während der Fertigung über den äußeren Leiter hinaus verlängert ist und auf
dieser Verlängerung ein Glasrohr trägt, das stetig mit dem Weichmachen und Zusammendrücken
des bereits innerhalb des Leiters befindlichen Glases in den Leiter hineinbewegt
wird.
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Die Erfindung bezieht sich schließlich auf eine Einrichtung zur Herstellung
von aus einem inneren metallischen elektrischen Leiter, einem diesen inneren Leiter
umhüllenden äußeren metallischen Leiter und einer auf Temperaturänderungen ansprechenden
Glasfüllung zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter bestehenden Temperaturwechselmeldern.
Merkmal der Erfindung sind ein Rahmen zum Aufhängen der beiden Leiter mit dem lose
eingelegten Glas, ein Spannmittel zum Befestigen des äußeren Leiters an dem Rahmen,
Führungsmittel zum Einbringen von Glas in ein Ende des äußeren Leiters, ein Kolben
zum Ausüben von Druck parallel zur Längsachse des Melders auf das G-las und Heizmittel
zum Erwärmen des zusammengesetzten Melders mit dem Ziel; das Glas weich zu machen
und in innige Berührung mit den beiden Leitern zu bringen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung bestehen die Führungsmittel
aus- einem auf den äußeren Leiter aufgespannten, eine Verlängerung dieses Leiters
bildenden Rohr, wobei der obengenannte Kolben in das offene Ende dieses Rohres hineinbewegt
werden kann, um den gewünschten Druck auszuüben.
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In der Zeichnung, welche Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
wiedergibt, sind Fig. I ein Gerät zur Herstellung von Meldevorrichtungen, Fig. 2
ein anderes Gerät und Fig. 2 a eine Einzelheit hieraus in größerem Maßstab, Fig.
3 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine nach der Erfindung hergestellte
Meldevorrichtung, deren Enden an einen elektrischen Anschluß angeschlossen sind,
Fig. 4 eine Draufsicht auf Fig. 3 mit abgenommener Deckelplatte, Fig. 5 eine andere
Form eines Verbindungsstückes für eine nach der Erfindung hergestellte Meldevorrichtung,
Fig. 6 einen Teil einer Meldevorrichtung in vergrößertem Maßstab vor Bearbeitung
in den Geräten nach Fig. I oder 2, Fig. 7 eine Ansicht des Teils ähnlich Fig. 6,
jedoch nach der Bearbeitung, Fig. 8 eine Schnittzeichnung in vergrößertem Maßstab
durch die Meldevorrichtung während des Bearbeitungsganges auf dem in Fig. 2 abgebildeten
Gerät, Fig. 9 eine Schnittzeichnung in vergrößertem Maßstab der Vorrichtung während
des in Fig. I abgebildeten Bearbeitungsverfahrens.
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Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, erscheint es angebracht,
zuerst die Konstruktion des Meldegerätes zu beschreiben. In Fig. 6 bezeichnet a
einen inneren elektrischen Leiter in Form eines normalerweise aus Metall wie z.
B.
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Kupfer oder Stahl, oder einer elektrisch leitenden.
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Metallegierung bestehenden Drahtes etwa der bei der Herstellung von
Glühbirnen verwendeten Art od. dgl., wobei im letzteren Fall der Leiter so beschaffen
ist, daß - er mit Glas verbunden werden kann. Mit b ist ein äußerer elektrischer
Leiter bezeichnet, der ein ebenfalls aus Kupfer oder Stahl oder irgendeiner mit
Glas bindenden metallischen Legierung bestehendes Rohr sein kann. c bezeichnet die
zwischen den vorgenannten Leitern vorgesehene Glasisolation. Wenn für einige Zwecke
auch die nur durch das Glas c getrennten Leiter a und b als Feuermelder verwendet
werden können, genügt dies normalerweise nicht, da das - Glas im Gebrauch weich
werden und Kontakt zwischen den Leitern zulassen kann.
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Nach dem bevorzugten Konstruktionsverfahren wird das Glasrohr c in
kurze Stücke von 6 bis 25 mm Länge gebrochen, die auf den Draht a aufgereiht werden,
wobei nebeneinanderliegende Rohrstücke durch hitzebeständige Perlen beispielsweise
aus Quarz oder einem keramischen Werkstoff getrennt werden.
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In der Meldevorrichtung nach Fig. 6 sind die kurzen Glasrohrstücke
durch Keramikperlen vor der Weiterbearbeitung getrennt abgebildet. Fig. 7 zeigt
die gleiche Vorrichtung nach der Bearbeitung, während Fig. 8 die Vorrichtung während
der Bearbeitung zeigt. Aus Fig. 7 geht hervor, daß die Glasrohrstücke c geschmolzen
sind, so daß sie den Raum zwischen den Leitern a und b vollständig ausfüllen und
die Perlen f umfließen.
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DieVorrichtungen können jede gewünschte Länge aufweisen. 3 m bis
4,5 oder 6 m sind bei Flugtriebwerken nichts Ungewöihaliches. Wie in Fig. 5 dargestellt,
kann das Rohr b durch Löten oder anderweitig mit einem an sich bekanntenAnschlußstückg
verbunden werden, in welchem eine wärmebeständige Isolierscheibe h an der Stelle,
an der eine Perle f heraustritt, auf das Ende des Rohres a aufgesetzt wird. Der
Draht a führt durch die Scheibe h hindurch und ist mit einem von dem Isolierblock
1 gehaltenen Stecker k verbunden. Der Isolierblock
wiederum wird
von einer einen Teil des Anschlußstückes g bildenden abgedrehten Kante gl gehalten.
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Alle diese Teile gehören zu einem an sich bekannten elektrischen Anschlußstück,
durch das die Leiter a und b an eine zugehörige Stromquelle und Warnvorrichtungen
angeschlossen werden.
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Bei der Herstellung von glasisolierten Feuer- und Hitze-Meldevorrichtungen
werden die folgenden Arbeitsverfahren und -geräte angewandt.
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Die Drähte und Rohre der Leiter werden chemisch gereinigt durch Anwendung
von fettlösenden und schmutz abnehmenden Chemikalien.
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Danach werden die Leiter getrocknet.
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Anschließend werden die Glaskapillarrohrstücke und die Perlen lose
auf den Draht a aufgereiht und der Draht mit den Rohrstücken und Perlen ebenfalls
lose in das äußere Leiterrohr b eingezogen.
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Um ein Klemmen der Glasrohrstücke und der Perlen zu vermeiden, ist
darauf zu achten, daß diese einigermaßen genau angefertigt werden und lose auf den
Draht a und in das äußere Rohr b passen.
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Sie dürfen auch nicht zu kurz sein, um ein Verkanten zu vermeiden.
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Der Draht a ragt ein Stück aus einem Ende des Rohres b heraus und
ist auf etwa die Hälfte dieser Länge mit Glasrohrstücken und Perlen umgeben.
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Auf die Glasrohrstücke und Perlen wird Druck ausgeübt, um sie auf
den Draht aufzupressen, während die ganze Vorrichtung erwärmt wird, um das Glas
weich zu machen und in, innigen Kontakt mit den Leitern zu bringen und die Isolierperlen
nach -Fig. 7 in das Glas einzubetten.
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Ein Gerät bzw. eine Maschine zur Durchführung dieses Arbeitsganges
ist in Fig. I dargestellt. Die Zeichnung zeigt ein waagerecht liegendes Gerät, bestehend
aus einem Rahmen aus zwei Paar 2 und 3 verhältnismäßig kurzer, aus einem geeigneten
Metall gefertigter Winkelständer, die einfach oder mehrfach kreuzweise und durch
zwei Winkelträger 6 in der Länge verbunden sind. (Einer dieser Langträger 6 ist
in Verbindung mit je einem Ständerpaar dargestellt.) In der Mitte zwischen den Ständern
2 und 3 ist ein Rahmen 4 auf einem an Teil 6 befestigten Paar Ständern 5 aufgebaut.
Im Rahmen 4 befinden sich die Rolle 7 und vier Schrauben 8. Eine zweite Rolle 10
ist in dem Rahmen g gelagert. Die Rollen 7 und 10 sind Reibrollen und werden durch
die Federn8a gegeneinandergepreßt, wobei sie gegen die Glasrohrstücke c und Keramikperlen
f drücken (Einzelheiten s. Fig. 9).
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Auf dem Rahmen 4 ist ein Paar Winkelträger II und 12 befestigt. Der
Träger I2 ist mit einer Einspannvorrichtung versehen, die mittels einer Buchse I3a
und Schraube I3b ein Ende des Leiters b festklemmt, wie in Fig. g dargestellt.
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Aus diesem Ende des Leiters b ragt der abwechseln mit Glasrohrstücken
c und Keramik- oder Ouarz-Abstandsperlen f versehene innere Leiterdraht a heraus.
Rohrstücke und Perlen werden mit Hilfe der Rollen 7 und 10 in den Leiter b eingebracht.
Sie wurden vorher von Hand auf ein Mittelstück des inneren Leiterdrahtes a aufgereiht,
dessen eines Ende mittels des Trägers 3a am Ständer 3 befestigt ist, während das
andere freie Ende über eine im Ständer 2 gelagerte Führungsrolle läuft und an einem
den Leiter gestreckt haltenden Gewicht befestigt ist.
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Im Träger I2 befindet sich ein Führungsring I2a, der zur Führung
der zwischen den Reibrollen 7 und 10 aufgereihten Glasrohrstücke c und Keramikperlen
t dient.
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Die Reibrollen 7, 10 werden von einem durch ein Gewicht I8 beschwerten
Kabel 17 angetrieben, das um einen abgesetzten Teil der Rolle 7 läuft, wie in Fig.
I dargestellt, wobei die Rolle 7 die Rolle 10 über ein Stirnrad oder andere nicht
abgebildete Vorrichtungen antreibt.
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Ein Wagen 19 wird von einem regelbaren Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebe
20a und ein auf die Trommel 22 auf- und abzuwickelndes Kabel 21 angetrieben. Dem
Brenner 120 wird Gas über einen Schlauch 23 zugeführt, der sich über den Ständer
3 hinaus fortsetzt und dort über nicht gezeichnete Rollen geführt wird, so daß zum
Ausziehen des Schlauches eine geringere Zugkraft erforderlich ist. Mit Hilfe des
Motors 20 und des Kabels 21 kann der Wagen 19 an dem Leiter b entlang hin- und hertransportiert
werden.
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Zur Herstellung einer Meldevorrichtung auf einem in Fig. I dargestellten
Gerät wird der Leiter a mit einem Ende am Träger 3a befestigt, während das andere
Ende über die Rolle 15 zum Gewinde I6 führt. Der Leiter b ist mit einem Ende am
Träger 3 und mit dem anderen Ende in der Einspannvorrichtung I3 befestigt. Die Glasrohrstücke
c und Keramikperlen f- sind vorher in abwechselnder Reihenfolge auf den Leiter a
aufgezogen und gegen den Träger 3a geschoben worden, so daß eine Anzahl sich auf
dem anderen Ende des in Spannvorrichtung 13 eingespannten Leiters b befindet und
die Rohrstücke und Perlen zwischen den Rollen 7 und 10 hindurchlaufen, wie in Fig.
I und g dargestellt.
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In der in Fig. I gezeigten Lage der Leiter a und b mit den Rohrstücken
c und f wird der Brenner 120 nach dem Träger 3b transportiert und entzündet, worauf
die Leiter und Glasrohrstücke bis zum Weichwerden des Glases erhitzt werden.
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Wenn das Glas weich wird, werden durch den von den Rollen 7 und 10
ausgeübten Druck zusätzlich Rohrstücke und Keramikperlen in das Rohr b geschoben.
Gleichzeitig läuft der Motor 20 zum Transportieren des Wagens 19 an, der den Brenner
an der ganzen Vorrichtung entlang führt, und zwar mit einer bestimmten Geschwindigkeit,
die gerade ausreicht, die Glasrohrstücke zu schmelzen und den Zwischenraum zwischen
den Leitern a und b vollkommen auszufüllen und die Keramikperlen zu umschließen,
wie in Fig. 7 und 9 dargestellt.
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Glasrohrstücke c und Perlen / können den Rollen 9 und 10 von Hand
oder auf andere Weise zugeführt werden. Die Anzahl ist so gewählt, daß die letzten
Rohrstücke und Perlen in die Rollen einlaufen, wenn der Brenner 120 an den Trägern
II, 12 ankommt.
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Nach Abschluß des Vorganges wird der Leiter aus dem Gerät wherausgenommenl.
Von jedem Ende wird ein Stück abgeschnitten, und ein in Fig. 7 im Ausschnitt dargestelltes
Leiterstück kann mit-einem Anschlußstück nach Fig. 5 verbunden werden In Fig. 2
ist ein senkrecht stehendes Gerät abgebildet. Es besteht aus einem Rahmen aus zwei
durch nicht gezeichnete Kreuzbänder auf Abstand verbundenen Aluminium- oder Leichtmetallwinkelständern
II0, welche eine Höhe von 6 bis I5 m aufweisen können. Auf einer Seite des Rahmens
sind mehrere Führungen 112 in Abständen von etwa 30 cm in verschiedener Höhe angebracht.
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Diese Führungen bestehen aus geteilten Buchsen II6, die zum Einspannen
eines Leiters oder eines anderen Rohres mittels Klemmschrauben II8 zusammengehalien
werden.
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Am unteren Rahmenende befindet sich ein dreiflammiger Gasbrenner
I20, der in Fig. 2 a noch einmal in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Der Brenner
enthält eine nach den Führungsbuchsen ausgerichtete durchgehende Bohrung 121. Er
ist auf einer waagerecht an einem Wagen I23 ange--setzten Plattform 122 untergebracht.
Der Wagen I23 kann zwischen den als Führung dienenden Ständern 110 des Rahmens auf
und nieder laufen und wird von einem Elektromotor I24 über ein Kabel I25 angetrieben,
das auf eine vom Motor I24 angetriebene Trommel 126 auf- bzw. von ihr abgewickelt
werden kann.
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Auf einer Führung 127 zwischen der untersten Führung 112 und dem
Brenner 120 ist eine Einspannvorrichtung I27a befestigt.
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Das Gerät enthält außerdem ein Schubrohr I3I, dessen Zweck weiter
unten erklärt wird, ein Führungsrohr I32 und eine Uhr I33, deren Zeiger I34 von
einem über ein auf gleicher Welle sitzendes Rad I36 und Umlenkrollen I37, I38 und
I39 laufenden Kabel angetrieben wird, das an einem Ende mit einem kleinen Spanngewicht
I40 und am anderen Ende mit einem Gewicht 141 beschwert ist. Das Gewicht 141 ist
in der Mitte durchbohrt und auf dem Schubrohr befestigt und dient zum Zusammenpressen
des weichgemachten Glases (s. Fig. 8).
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Vor der Bearbeitung der Glasrohrstücke und Keramikperlen in dem in
Fig. 2 dargestellten Gerät werden sie zunächst auf einem waagerechten Tisch oder
einer ähnlichen Fläche zusammengesetzt. Hierzu werden die Glasrohrstücke c und Keramik-Quarz-Perlent
in abwechselnder Reihenfolge von Hand auf den inneren Leiter a aufgereiht. Danach
wird der innere Leiter mit den Glasrohrstücken und Keramikperlen in den äußeren
Leiter b geschoben, wie in Fig. 6 dargestellt.
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Darauf wird ein Ende des äußeren Leiters b in einer - Führung 128
befestigt und ein Ende des inneren Leiters a an einer Führung I29. Die beiden Führungen
I28 und I29 sind in geeigneter Weise an den Ständern 110 angebracht Das andere Ende
des Leiters b wird von der durch Schraube I27c gehaltenen Spannbuchse 127o an der
Einspannvorrichtung I27a befestigt. Dann wird der Brenner I20 nach Fig. 2 a eingesetzt,
dessen Flammdüsen nach Fig. 8 auf den Leiter b gerichtet sind Das Führungsrohr I32
hat gleichen Durchmesser und gleiche Bohrung wie Leiter b. Es ist vor den Leiter
b in die Einspannvorrichtung I27a gespannt.
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Der übrige Teil ist mittels Spannvorrichtungen 112a in den Führungen
112 befestigt.
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Der Leiter a läuft über eine Rolle I42 und wird durch ein Gewicht
I426 gestreckt gehalten.
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Glasrohrstücke und Perlen sind vom Spannfutter I29 bis zum oberen
Ende des Führungsrohres I32 auf den Leiter b aufgebracht. Darüber setzt das Schubrohr
I3I ein, das über den Leiter a geschoben und so dlimensioniert ist, daß es leicht
in dem Führungsrohr I32 gleiten kann. Das Schubrohr I31 ist mit dem Gewicht 141
versehen, an dem das Kabel 135 befestigt, wie ohne weiteres aus Fig. 8 hervorgeht.
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Zur Fertigung eines Leiters auf dem in Fig. 2 und 8 abgebildeten
Gerät wird der Brenner 120 auf dem am Wagen 123 angebrachten Träger 122 so weit
wie möglich auf Führung I28 abgesenkt. Die an einen Schlauch angeschlossenen Flammdüsen
120a werden entzündet, um die dann in der in Fig. 6 gezeichneten Lage befindlichen
Glasrohrstücke weich zu machen.
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Darauf wird der Motor 124 angestellt, worauf der Wagen 123 an dem
Rahmen hinauffährt und dabei den Brenner 120 am Leiter entlang führt, so daß die
Glasrohrstücke weich gemacht werden.
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Unter der Wirkung des durch das Gewicht 141 beschwerten Schubrohres
131 bewegen sich die genannten Glasrohrstücke nach unten, da das Gewicht der der
Schwerkraft folgen kann und dabei Zeiger I34 und Rolle I36 freigibt. Das Absenken
des Gewichtes 141 an den Führungen 112 vorbei wird durch aufeinander folgendes Einstellen
der geteilten Buchsen 1 i6 in geöffneter Stellung ermöglicht.
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Beim Entlangfahren am Leiter schmilzt der Brenner die abwechselnd
mit Keramikperlen f auf den inneren Leiter aufgezogenen Glasrohrstücke c, und das
auf das Schubrohr I3I wirkende Gewicht I4I treibt die Rohrstücke und Perlen unter
Kompression des geschmolzenen Glases in das Führungsrohr, wobei jedoch noch Luft
aus der ganzen Vorrichtung entweichen kann. Der Druck auf das geschmolzene Glas
läßt dies die Perlenf umfließen und den Raum zwischen dem inneren und dem äußeren
Leiter vollständig ausfüllen, wobei das geschmolzene Glas in innige Berührung mit
der Innenwand des äußeren Leiters und der Außenwand des inneren Leiters gepreßt
wird, wie in Fig. 8 bei der Fertigung einer Meldevorrichtung nach Fig. 7 dargestellt
ist.
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Die auf die beschriebene Weise hergestellten Meldevorrichtungen können
an beiden Enden mit Anschluß stücken nach Fig.5 ausgerüstet werden bzw., wenn nur
an einem Ende ein Anschlußstück erforderlich ist, kann auf das offene Ende eine
Metallkappe bt gelötet werden, um bei Uberhitzung der Vorrichtung im Betrieb Glasverluste
zu vermeiden.
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Nach Fig. 3 kann die Vorrichtung in einem Radius von etwa 25 oder
50 mm gebogen werden. In Fig. 3 ist ein kurzes Stück des äußeren Leiters b der Vorrichtung
in Anschluß stücken durch Verlöten od. dgl. befestigt und das Glas von einem Isolierring
31 an den Stellen umschlossen, an denen der Leiter b entfernt worden ist. Der Leiter
a ist an einen Stecker kr ähnlich dem Stecker k nach Fig. 5 angeschlossen.
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Die Stecker kt sind durch Metallstreifen 32 verbunden und an eine
isolierte Klemmschraube 33 geführt. Eine andere Klemmschraube 34 steht in leitender
Verbindung mif dem äußeren Leiter b.
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Durch diese Klemmschrauben werden nach Fig. 4 die elektrischen Anschlüsse
zu der Meldevorrichtung hergestellt.
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Die aufgeführten Teile sind in einem metallischen Gehäuse bekannter
Form untergebracht. Das Gehäuse besteht aus einer an einen Ring 36 mit den Ansätzen
37 für Schrauben angeschweißten Grundplatte 35. Eine Deckplatte 38 mit Kabelanschlußstück
39 ist abnehmbar an der Platte 35 und dem Ring 36 mittels Schrauben 39 befestigt
(s. Fig. 4).
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Die in Fig. 3 und 4 abgebildete Vorrichtung stellt einen brauchbaren
Feuer- und Temperaturwechselmelder der Punktbauart dar.
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Die auf den beschriebenen Geräten hergestellten Meldevorrichtungen
können in allen Längen bis zu 4,5 oder 6 m und darüber angefertigt werden.
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In Längen von I,50 bis 3 m sind sie sehr nützlich in Flugzeugtriebwerken,
wenn sie die in Fig. 5 gezeigte Form aufweisen.
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Wird eine solche Meldevorrichtung von ungefähr 4,5 m Länge etwa in
einem Elektroofen erhitzt und an eine Wechselspannung von rund 30 Volt gelegt, so
ergibt sich die folgende Kurve: Bis zu einer Temperatur von etwa I500 C fließt praktisch
kein Strom. Bei 2000 C werden 25 mA gemessen, und dieser Wert steigert sich bei
2500 C auf etwa IOO mA, bei 3000 C auf 300 mA, bei 3600 C auf IOOO mA bzw. I Amp.
Bei 4000 C steigt der Strom zum Kurzschlußstrom auf 400 Amp. an; das ist der Punkt,
an dem das Glas schmilzt oder sehr weich wird.
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Diese Werte gelten für allgemein als weich bezeichnete Gläser aus
Natrium- und Calzium-Silikaten, die bei bzw. unterhalb von 8oo bis 10000 C sehr
weich und bearbeitbar sind. Eine ganz andere Kurve ergibt sich bei harten Gläsern,
beispielsweise Bor-Silikate enthaltenden Gläsern, die bei bzw. etwas unterhalb von
IOOO bis I3000 C weich und bearbeitbar werden.
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Es wird darauf hingewiesen, daß infolge der Polarisation durch Glas
isolierte Feuer- und Temperaturwechselmelder mit Gleichstrom nicht befriedigend
arbeiten. Es wird daher Wechselstrom verwendet.